Suppression of Chaos and Phase Locking in Two Coupled Nonidentical Neurons under Periodic Input

Dynamical behaviour of two coupled neurons with at least one of them being chaotic is presented. Bifurcation diagrams and Lyapunov exponents are calculated to diagnose the dynamical behaviour of the coupled neurons with the increasing coupling strength. It is found that when the coupling strength increases, a chaotic neuron can be controlled by the coupling between neurons. At the same time, phase locking is studied by the maxima of the differences of instantaneous phases and average frequencies between two coupled neurons, and the inherent connection of phase locking and the suppression of chaos is formulated. It is observed that the onset of phase locking is closely related to the suppression of chaos. Finally, a way for suppression of chaos in two coupled nonidentical neurons under periodic input is suggested.     

啸叫快速抑制的助听器回声抵消算法

针对助听器回声路径快速变化下易产生啸叫的问题,本文提出一种变步长标准最小均方差-陷波器(Variable Step Normalized least mean square-Notch Filter,VSN-NF)算法。在回声路径相对稳定时,提出一种基于状态分类的变步长标准最小均方差算法来估计回声信号。算法根据滤波器系数能量的长时平均值和短时平均值,将滤波器当前状态分为收敛态、过渡态与稳态,并根据不同状态选择不同的步长。在路径突然变化并产生啸叫时,算法通过关闭变步长NLMS算法来稳定啸叫频点,然后基于ZoomFFT算法动态生成陷波器来进行啸叫抑制;当啸叫抑制后,再开启变步长NLMS进行回声估计。针对易产生多频点啸叫的回声路径,VSN-NF算法还引入不同频带的两个陷波器来进行双频点啸叫抑制。同其它助听器回声抵消算法的对比实验显示,VSN-NF算法的回波抵消性能最好,尤其具有快速啸叫抑制能力。此外,算法生成的语音质量较高,实时性能好,适合于像助听器类的低功耗、小体积产品。      

仿选择性注意机制的语音情感识别算法

有效特征的选取一直都是语音情感识别算法的关键。为此,针对语音情感特征选择与构建的问题,一种仿选择性注意机制的语音情感识别算法被提出。考虑到语音信号的时频特性,算法首先计算语音信号的语谱图;其次,模仿选择性注意机制,计算语谱图的颜色、方向和亮度特征图,归一化后形成特征矩阵;然后,将特征矩阵重排列并进行PCA降维,形成情感识别特征向量;最后,利用改进的支持向量机分类方法进行语音情感识别。对愤怒、恐惧、高兴、悲伤和惊奇5种情感的识别实验显示,基于选择性注意的方法能够获得较好的识别效果,平均识别率为85.44%。相比于韵律特征和音质特征,语音情感识别率至少提高10%;相比于其它语谱特征,识别率提高7%左右。      

第三届全国动力学与控制青年学者研讨会介绍

为了深入交流动力学与控制学科近年来已取得的成果,探讨今后学科的发展趋势和面临的挑战,促进青年学者之间的交流与合作,加深青年学者对履行历史使命的责任感,由国家自然科学基金委员会数理科学部发起,国家自然科学基金委员会数理科学部和中国力学学会动力学与控制专业委员会联合主办,由内蒙古财经学院承办的"第三届全国动力学与控制青年学者研讨会"于2009年7月26日至30日在内蒙古青色之城--呼和浩特市召开,中国力学学会动力学与控制专业委员会主任委员张伟教授担任会议主席,内蒙古财经学院王青云教授组织这次会议.     

Time Delay-Enhanced Synchronization and Regularization in Two Coupled Chaotic Neurons

Complete synchronization of two identical chaotic Morris-Lecar (ML) neurons with time-delay coupling is investigated. It is found that the coupled ML neurons may achieve synchronization by an efficient time delay at a low coupling strength. At the same time, the chaotic motion of the coupled neurons may become a regular periodic one during synchronization by the time-delay coupling, that is, the delay time coupling is able to suppress chaos in the process of synchronization. However, the time delay has the effect on enhancement of synchronization and regularization of coupled neurons only in certain coupling strength ranges. Moreover, synchronization of coupled neurons is achieved by time delay after regularization.     

生物神经网络系统动力学与功能研究

生物神经系统是由数量极其巨大的神经元相互联结的信息网络系统,在生物体的感觉、认知和运动控制中发挥关键性的作用.首先介绍神经元、大脑和一些生物神经网络的生理结构和理论模型,然后分别介绍其放电活动和网络动态特性的一些重要问题,包括神经元的复杂放电模式、耦合神经元网络系统的同步活动和时空动力学、大脑联合皮层神经微回路的网络结构特征,以及工作记忆和抉择过程的动力学机制等. 最后对今后研究给出一些展望.      

神经系统疾病与认知动力学(II): 神经振荡与认知动力学

大脑神经系统具有从慢到快多种不同的振荡节律, 这些节律振荡被认为参与了大脑多种功能的实现, 其中高频的伽马同步振荡被认为与大脑的认知功能最为相关. 本文阐述了生物学实验方面关于伽马振荡及其功能的研究进展, 并针对实验中伽马振荡的频率敏感依赖于外部刺激特征的现象, 综述了基于神经网络模型进行变频伽马振荡及其认知功能的动力学建模研究工作, 解释了视觉刺激调控的变频率伽马振荡动力学产生机理, 提出了基于同步抑制增强全局放电率对比度的神经认知机制. 研究成果有助于理解神经系统同步振荡的产生机理及其认知作用, 为大脑认知原理以及类脑智能的研究奠定基础.      

提高耳语音可懂度的非对称压缩语音增强方法

提出两种基于非对称代价函数的耳语音增强算法,将语音增强过程中的放大失真和压缩失真区分对待。Modified ItakuraSaito (MIS)算法对放大失真给予更多的惩罚,而Kullback-Leibler (KL)算法则对压缩失真给予更多的惩罚。实验结果表明,在低于—6 dB的低信噪比情况中,经MIS算法增强后的耳语音的可懂度相比传统算法有显著提高;而KL算法则获得了同最小均方误差语音增强算法近似的可懂度提高效果,证实了耳语音中的放大失真和压缩失真对于耳语音可懂度的影响并不相同,低信噪比时较大的压缩失真有助于提高耳语音可懂度,而高信噪比时的压缩失真对耳语音可懂度影响较小。      

汉语数字助听器高频听损增强方法的实验研究

提出采用正弦模型改善患者高频听觉的非线性降频方法。正弦模型语音分解得到的幅度、频率和相位是算法三个主要的处理参数。为了避免谱失真,将语音频谱按倍频程划分为6个部分。最接近并低于患者门限频率的部分,只做幅度放大处理。按照不同频段对于语音理解度的贡献程度,将患者门限频率以上的频率段压缩并转移到患者的可听频段,并将对应相位信息变为最接近的对应低频相位。在本研究中,10个受试者进行了语音理解度测试。测试结果显示,经过训练后,患者的平均理解率至少提高45%。下一步的研究应增加受试者数量,并增加对患者的听损情况的详细分析,从而设计出更合理,更细致的降频助听算法。      

Critical current density behaviors across a grain boundary inclined to current with different angles in YBa_2Cu_3O_(7-δ) bicrystal junctions

The critical current density behaviors across a bicrystal grain boundary(GB) inclined to the current direction with different angles in YBa_2Cu_3O_(7-δ) bicrystal junctions in magnetic fields are investigated.There are two main reasons for the difference in critical current density in junctions at different GB inclined angles in the same magnetic field:(i) the GB plane area determines the current carrying cross section;(ii) the vortex motion dynamics at the GB affects the critical current value when the vortex starts to move along the GB by Lorentz force.Furthermore,the vortex motion in a bicrystal GB is studied by investigating transverse(Hall) and longitudinal current–voltage characteristics(I–V_(xx) and I–V_(xy)).It is found that the I–V_(xx) curve diverges from linearity at a high driving current,while the I–V_(xy) curve keeps nearly linear,which indicates the vortices inside the GB break out of the GB by Lorentz force.